利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法及装置制造方法及图纸

一种利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法及装置，可用于垃圾处理领域。装置包括炉体、炉盖、出气管、炉盖启闭机构、夹持器及其夹紧和上下运动机构、喷嘴。出气管设在炉盖顶部，喷嘴设在炉体底部或侧壁。工作时先开启炉盖，往炉内注入铁液和熔渣并形成适当熔池。关闭炉盖后，装夹在炉盖上方的夹持器上的垃圾压块被夹持器带着下降，匀速浸入铁液中。同时喷嘴往铁液中喷水蒸气和氧气。在铁液和气化剂共同作用下，垃圾中有机物气化成可燃气体，经排气管排出炉外，无机物变成熔渣进入渣层并排出炉外。由于垃圾中的有害物质被截留在铁液和熔渣中，烟尘中不存在二恶英，且其他有害物质也很少。不必设置庞大复杂的烟尘灰渣处理系统，设备投资少、燃气质量高。

【技术实现步骤摘要】
利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法及装置
本专利技术涉及垃圾处理生产中所使用的一种方法及装置。
技术介绍
生活垃圾是人类生活中产生的固体废弃物。生活垃圾在输送、储存或抛弃的过程中均会对大气、土壤、水源造成污染，不仅恶化了环境，还会严重危害国民健康。焚烧处理生活垃圾(以下简称垃圾)是实现垃圾减量化，资源化的最有效手段。目前国内成功运行的垃圾焚烧发电厂大多数利用的是直接焚烧法。即把垃圾送入机械炉排炉中直接焚烧，再利用余热锅炉回收高温烟气中的热能产生水蒸气，推动汽轮机发电。余渣和飞灰另行处理。重庆大学出版社出版，胡桂川等编著的《垃圾焚烧发电与二次污染控制技术》一书中对各种机械炉排炉垃圾焚烧发电有较详细介绍。采用直接焚烧工艺时，为了促进垃圾中的有机物燃烧，必须提供较高的助燃空气系数，将产生大量烟尘。由于烟尘中含有大量多种有害气体、重金属微粒和有机毒物，须投入复杂庞大的烟尘、灰渣无害化处理系统。动辄上亿元人民币的巨额投资和高额运行费用严重限制了其发展。近几年来随着环保日趋严格，国内外又出现了垃圾气化熔融焚烧发电技术，即把垃圾置于乏氧、还原气氛中加热(400～600℃)，使其中有机物热解气化成可燃气体，再进入旋风炉中高温(1300℃以上)燃烧。烟气经余热锅炉产生蒸汽发电。剩余不燃无机物和未燃尽的碳渣经1300℃以上高温处理，变成无害的熔渣可作建材使用。其中典型代表之一是日本首先采用的高炉型内燃式垃圾高温气化熔融炉。其特点是把垃圾低温热解气化和余渣高温熔融处理组合到一个容器，垃圾气化燃烧后烟尘中有害物质大幅降低，余渣不需另行处理，有利环保和降低投资。但该工艺需消耗大量焦炭、石灰石和氧气，对垃圾的水分、块度、热值都有较高要求，运行成本高。我国的垃圾绝大多数是没有经过有效分选的混合垃圾，其水分高，一般达40～60％。热值低，一般为1000～3000KJ/kg。我国普遍采用的内燃式焚烧、热解炉，在垃圾处理过程中没有外部热能输入，维持反应的热能全凭垃圾自身提供，在不添加辅助燃料的情况下，为保证燃烧反应顺利进行，一般要求入炉垃圾热值＞8000KJ/kg，所以我国垃圾焚烧发电一般需掺入垃圾总量20～40％的煤。大量掺煤既加大了运行成本又增加了垃圾焚烧的灰渣量和烟尘中的二氧化硫，重金属微粒等有害物质含量，增加了垃圾焚烧无害化处理的难度。垃圾焚烧热解处理面临的最大难题不是垃圾的减容和资源化，而是消除垃圾焚烧、热解过程中所产生的二次污染。特别是我国的混合垃圾成分复杂，其中混有许多含氯有机物如聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料和含氯无机物，如厨余中的氯化钠。还含有废橡胶、废电池等，以致在焚烧产生的烟尘中含有大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等有害气体和未燃尽的残碳、重金属微粒等构成的飞灰以及未分解或重新合成的二恶英(PCDDS)、呋喃(PCDFS)类有机毒物。垃圾焚烧后的余渣和飞灰中也含有有害的重金属化合物和二恶英。这些有害物质造成的二次污染的危害性远远超过了垃圾本身对环境的危害。特别是二恶英、呋喃类有机毒物，其毒性比氧化砷(砒霜)大1000倍，能在人体内长期积累致畸，被联合国卫生组织列为一级致癌物，令国人谈虎色变。目前国内外的垃圾焚烧装置，不论是直接焚烧还是气化熔融，都是在容器的空间中进行。垃圾在空间燃烧或热解气化时，由于气体的流动性和助燃气体如压缩空气的搅动，不可能长时间停留在原处充分燃烧，在燃烧过程中产生的细小颗粒如残炭、氯化物、重金属化合物等粉尘和各种气体会被上升气流携带一起进入烟尘中。众所周知，垃圾焚烧烟尘中的残炭和氯化物在氧化铜、氧化铁等微粉催化下，于200～400℃的温度区间会重新合成二恶英、呋喃类有机毒物。只要烟尘中同时存在残碳、氯化物和重金属化合物的微粒，就不可能杜绝二恶英、呋喃产生。垃圾焚烧后未燃余渣和从烟尘中回收的飞灰中也存在大量的有害重金属化合物和二恶英。我国《国家危险废物名录》中已把垃圾焚烧飞灰定为危险品。对于飞灰一般是采用水泥固化后填埋，也可以采用燃料或电能把飞灰高温熔融，由于处理费用高昂，一般企业承受不了，以至一些企业将灰渣无序排放，对周边居民建康造成威胁。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述问题，提供了一种利用铁液进行垃圾气化熔融处理的方法及实现该方法的装置。其目的是既能低成本高效率地对垃圾进行减容化、资源化处理，还能在垃圾处理过程中杜绝二恶英、呋喃类有机毒物产生，消除或基本消除其他有害气体和重金属化合物对环境的危害，使垃圾成为一种清洁的绿色能源造福人类。为了达到上述目的，本专利技术采用的解决方案是提供一种利用铁液进行垃圾气化熔融处理的方法及实现该方法的装置。该方法是准备一个铁液熔池，该熔池装在一个封闭的炉体中。铁液熔池的表面覆盖着一层富含氧化镁、氧化钙或碳酸钙、具有适当碱度的熔渣。同时准备一些预先压制成条状的垃圾块或粉碎成的碎粉状垃圾，再准备好水蒸气、氧气等气化剂。由炼铁、炼钢原理得知铁液可以容纳大量的碳，当往炽热的铁液中吹入一定量的气化剂，如氧气、水蒸气、二氧化碳时，铁液中的氧可以和铁液中的碳起反应，生成不溶于铁液的CO而排出铁液。进入铁液中的非金属物质比重较轻且不溶于铁液，会上浮成熔渣排出铁液。根据上述原理，可以利用铁液熔池对垃圾进行气化熔融处理。其步骤是：(1)把长条状垃圾块连续浸入铁液里，或把碎粉状的垃圾连续喷入铁液里。由于铁液和熔渣的覆盖封闭，垃圾浸在铁液中充分地分解、溶化。垃圾中的有机物分解成碳和氢进入铁液中，垃圾中的铁、铜、镍、铬等金属可作为合金元素与铁结合在一起，留在了铁液熔池中。垃圾中的砂石、玻璃等无机物在铁液中熔化成熔渣，漂浮到铁液表面的渣层中。(2)在垃圾分解的同时，向铁液里连续喷入水蒸气和氧气，水蒸气在铁液中迅速分解成氧气和氢气，铁液中的氧气和溶入铁液中的碳结合，生成CO穿过铁液和渣层进入炉体上部空间。铁液中的氢也和一氧化碳一样排出铁液，成可燃气体一部分。由于碳的氧化是放热反应，铁液中大量碳氧化会引起铁液温度升高，往铁液中吹入适当的水蒸气，一方面可以增加燃气中的氢含量，另一方面利用水蒸气分解需要吸热，能控制炉温过度升高，保证反应顺利进行。(3)及时地把生成的燃气抽入储气罐或引入燃烧装置。(4)在垃圾气化熔融期间定期排出一些老熔渣，并补充适量的白云石、生石灰或石灰石。(5)设置电磁搅拌器，加强铁液熔池的搅拌，可加速反应进行。当垃圾在铁液中分解时，垃圾中的含氯有机物、含氯无机物和二恶英、呋喃等非金属化合物在铁液1350℃～1450℃的高温作用下，彻底分解。所生成的含氯酸性化合物和垃圾带入的硫化物分别与氧化镁、氧化钙等碱性氧化物结合，进入熔渣层中。垃圾带入的低熔点金属如铝、锌、镉、铅等在铁液高温作用下，形成两性化合物并与氧化镁、氧化钙等结合成为熔渣进入渣层。在垃圾气化熔融过程中铁液和渣层实际上起到了“过滤”作用，即把垃圾中的铁、铜、铬等金属截留在铁液中，把硫、氯等非金属酸性物质和铝、铅、镉等两性金属化合物截留在熔渣层中，并定期排出炉外。众所周知垃圾在焚烧过程中重新合成二恶英、呋喃类有机毒物时，烟气中必须同时存在三个条件：残碳，氯源，铁铜等金属氧化物。垃圾在铁液中气化熔融时，经过铁液和渣层重重过滤和高温充分分解，产生的可燃气体中不可能同时存在残碳，氯化物和金属氧化物，所以燃气燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法，其特征是：(一)首先准备好一个具有适当深度的铁液熔池(17)，(二)把生活垃圾(7)浸入铁液熔池内。

【技术特征摘要】
1.一种利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法，其特征是：(一)首先准备好一个具有适当深度的铁液熔池(17)，(二)把生活垃圾(7)浸入铁液熔池内。2.如权利要求1所述利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法，其特征是：该铁液熔池(17)的表面覆盖一层含有氧化镁、氧化钙等碱性化合物的可流动的碱性熔渣且气化熔融过程中需经常更新熔渣。3.如权利要求1所述利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法，其特征是：该生活垃圾是经过予先压制成型的长条形块状垃圾(7)，或予先粉碎成的碎粉状垃圾(7)；采用压入的方式把长条形块状垃圾(7)浸入铁液熔池(17)内，或采用喷吹的方法把碎粉状垃圾(7)浸入铁液熔池(17)内。4.如权利要求1所述利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法，其特征是：在气化熔融过程中往铁液熔池(17)内喷吹包括水蒸气、氧气在内的气化剂。5.如权利要求1所述利用铁液进行生活垃圾气化熔融的方法，其特征是：在铁液熔池(17)的外部设置电磁搅装置(19)，对该铁液熔池进行搅拌。6.一种利用铁液进行生活垃圾气化熔融的装置，包括炉体、出铁口、排渣口、支架；炉体(16)固定在支架(21)上，支架固定在基础上，出铁口(20)设在炉体(16)下部的侧壁上，排渣口(18)设在出铁口(20)上方的炉壁上，出铁口排渣口均和炉体内部相通，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江平，
申请(专利权)人：李江平，
类型：发明
国别省市：河南,41